Hélium-neonový laser je založen na trubici naplněné směsí helia a neonu. Elektrický žhavicí výboj excituje atomy helia, které při srážkách předávají svou energii atomům neonu. Neon má několik laserových přechodů, z nichž nejoblíbenější je v červené spektrální oblasti při vlnové délce 632,8 nm, další jsou při 1,15 µm, 543,5 nm (zelená), 594 nm (žlutá), 612 nm (oranžová) a 3,39 µm. Konkrétní vlnová délka se volí pomocí vhodných rezonančních zrcadel. Vzhledem k nízkému zisku laseru musí být ztráty v rezonátoru malé, obvykle pod 1 %.
Výše uvedené uspořádání je založeno na skleněné trubici, kterou lze použít s různými sadami zrcadel a je zakončena Brewsterovými okny. Levná zařízení mají často vnitřní zrcadla, která nelze vyměnit.
Typické HeNe lasery mají plynovou buňku o délce zhruba 20 cm a při kontinuálním provozu na vlnové délce 632,8 nm mohou generovat několik miliwattů výstupního výkonu při použití několika wattů elektrické energie. Kvalita paprsku je obvykle vynikající.
Helium-neonové lasery, zejména standardní zařízení pracující na vlnové délce 632,8 nm, se často používají pro účely seřizování a konkurují laserovým diodám, které jsou kompaktnější a účinnější, ale mají méně vhodné vlastnosti svazku.